Naturaleza y Biología

Qué es CRISPR – importancia y polémica

¿Qué es CRISPR-Cas9 y por qué es tan importante?

El sistema CRISPR-Cas9 (pronunciado “crisper” o, como a mí también me gusta llamarlo: “sistema krispín klander”, lo siento, es que el nombrecito para un hispanohablante se las trae!) es un mecanismo descubierto en bacterias que permite protección frente a infecciones virales; es decir, un sistema inmune bacteriano.

Pero como dijo Jack, vayamos por partes, que seguro que lo entenderemos mejor.

El primer componente del sistema es “CRISPR” y responde a Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (que en español quiere decir: Repeticiones Cortas Palindrómicas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas – ¡toma ya!) Seguramente el nombre no os ayude mucho, pero si os digo que son regiones del genoma que contienen repeticiones cortas, y que entre ellas encontramos ADN espaciador…

Imaginad un libro muy muy gordo, con muchas páginas y escrito con letra muy pequeña, ese sería el genoma completo. Pues bien, si de vez en cuando en el texto escribiese esto:

asdhpcr    con   cien   cia   con   cien   cia    con   cien   cia    hwgzajw

Seguro que con un simple vistazo a las páginas podríais encontrar todas y cada una de las veces que he escrito el mensaje “conciencia”, ¿verdad? Pues entonces os habríais convertido en el segundo componente del sistema: Cas9, una proteína nucleasa que es capaz de cortar el ADN donde las secuencias CRISPR digan.

Este sistema lo descubrió en 2005 el español Francisco Mojica, investigador de la Universidad de Alicante, estudiando las bacterias halófitas de las salinas de Elche. Además vió que este sistema inmune procariótico también era compartido por muchos microorganismos.

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Años más tarde, en junio de 2012 y enero de 2013, dos grupos de distintas universidades del mundo publicaron trabajos científicos en los que describían cómo este mecanismo bacteriano podía reinventarse como una nueva, tremendamente específica y prometedora técnica de edición genética.

Por un lado Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier de la Univesidad de California y del Helmholtz Centre for Infection Research (EEUU y Alemania, respectivamente); y por otro Feng Zhang y George Church, del Broad Institute del MIT (Cambridge, EEUU).

Desde entonces la rebautizada como “tijera molecular” o “bisturí molecular” se ha convertido en una técnica utilizada por muchos grupos de investigación en todo el mundo, ya que permite de una forma muy rápida, muy específica y con menos costes, editar el genoma en organismos de laboratorio. Ésto es de gran ayuda en el avance de las investigaciones en temas como el cáncer, el VIH, enfermedades genéticas como la fibrosis quística, la distrofia muscular de Duchenne…etc, también en investigaciones agrícolas que permitan mejor productividad y una mayor seguridad ambiental… las aplicaciones son casi infinitas.

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Obtenida del artículo: Lander E.S.”The heroes of CRISPR”  Cell 164, Jan 14, 2016

Cómo funciona CRISPR-Cas9 en 3 cómodos pasos:

  1. La célula a tratar recibe la secuencia CRISPR-Cas9, que puede diseñarse específicamente para el gen (defectuoso) al que nos queremos dirigir.
  2. La proteína Cas9 reconoce el gen que queremos modificar y corta las dos hebras del ADN en ese gen (defectuoso) de forma específica.
  3. Si lo deseamos, podemos además insertar un nuevo gen (corregido) en el hueco que queda tras el corte provocado por Cas9, consiguiendo ahora el cambio del antiguo gen (defectuoso) por el nuevo gen (corregido).

Si no, la célula intentará reparar el corte, uniendo los extremos que han quedado sueltos, por o que el gen (defectuoso) quedará silenciado.

¿Polémica?

Pues sí, por si a este descubrimiento le faltaban titulares, aparte de su importancia en el ámbito de la genética, la polémica que ha generado su consecuente guerra de patentes también ha llenado páginas de revistas.

Y es que como os he contado antes, el uso de CRISPR-Cas9 como “tijera molecular” fue publicado por dos grupos diferentes con una diferencia de tan solo 7 meses. Ambos trabajos describían usos un tanto distintos de tal forma que fue el segundo, el publicado en 2013 por Feng Zhang y George Church, el que por primera vez lo aplicaba en células eucariotas.

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Actualmente la patente está concedida a Zhang (MIT), pero ha sido recurrida por la Universidad de California. Veremos quién la consigue finalmente. Mientras tanto, debido a esta batalla legal, su uso biotecnológico por parte de la industria está frenado, aunque no su uso en investigación, ámbito en el que cada día se publican varios artículos utilizando la técnica CRISPR-Cas9.

Como suele pasar cada vez que un nuevo hito en la edición genética se describe, grandes miedos apocalípticos aparecen también. ¿Jugar con las bases de la vida? ¿Humanos a la carta? ¿Ejércitos de clones?… Si recordamos, estos mismos miedos surgieron con la generación de la oveja Dolly, o la fertilización in vitro, y con el paso del tiempo, hemos podido comprobar que ni elegimos embriones a la carta, ni se generan ejércitos clon (a menos que estemos viendo una de Star Wars). Pero dejando las bromas, es muy importante regular y prevenir el mal uso de cualquier tecnología, más importante aún, de tecnologías que modifican las bases genéticas, ya que un cambio genético es también HEREDABLE, por lo que no solo se modifica el individuo en cuestión (o la célula en cuestión) si no sus descendientes.

Debemos ser cautos a la hora de pensar en la utilización a corto plazo en humanos, pero igualmente debemos también ilusionarnos por las posibilidades que abre, y no olvidar que todas sus aplicaciones presentes y futuras han nacido a partir de una investigación básica de calidad.

Alimentación, Curiosidades

¡¡¡Ñam Ñam tomates transgénicos!!!

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 Para muchos el término ingeniería genética puede resultar bastante complejo, tecnología moderna incluso de ficción, sin embargo, os sorprendería saber que la ingeniería genética ya surgió a mediados del siglo XIX gracias a un ensamblaje de conocimientos genéticos y bioquímicos que soportan el entramaje de la biología molecular y por lo tanto de esta nueva tecnología. En esta época se producen una serie de acontecimientos imprescindibles para el futuro de la biología;  Darwin publica en 1859 el origen de las especies, Pasteur demuestra que la fermentación se debe a los microorganismos, Mendel, monje Agustino estableció en 1866 sus famosas leyes sobre la herencia y definió los atributos esenciales del gen. Sin embargo estos hallazgos pasaron desapercibidos en ese momentos hasta que se estableció a principios del siglo XX la teoría cromosómica de la herencia y se demuestra la correlación entre genes y cromosomas. Pero el salto cualitativo para el futuro de la ingeniería genética se produjo con los descubrimientos de Griffith en 1928 con el descubrimiento de la transformación bacteriana generando el camino para que otros demostraran en 1944 que el principio transformante es el ADN. Un poco más tarde, se produce la presentación por Watson y Crick en 1953 de la estructura del ADN y este modelo le sirve a Crick para enunciar el dogma de la genética molecular que será confirmado experimentalmente por Meselson y Stahl antes de que terminase la década.

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                                                                                 Watson y Crick y la estructura del ADN

En esos años se moviliza todo el potencial de la biología molecular y son innumerables los descubrimientos bioquímicos y genéticos que se producen, se abrieron nuevas perspectivas en el campo de las biotecnologías gracias a la elaboración de nuevas técnicas que permiten el aislamiento, caracterización, modificación, clonaje y expresión de ADN. Este conjunto de técnicas moleculares de manipulación genética recibe el nombre de ingeniería genética.

La ingeniería genética permite así descifrar las instrucciones que llevan codificadas los sistemas biológicos en su material genético, y lo modifican y utilizan para reconducir la vida de la célula hacia objetivos programados. Se manipula de esta manera un fragmento de interés de ADN, se introduce en células vivas y éste se incorpora como parte del material hereditario de dichas células, dotándolas de capacidades nuevas, capaces de desarrollar nuevas funciones. De este modo, ADN de diversas procedencias, por ejemplo, la fracciones de ADN humano que regulan la síntesis de insulina, hormonas de crecimiento, factores de coagulación etc. puede introducirse en bacterias o levaduras de manera que pasan a formar parte de su genoma y lograr así que la bacteria adquiera la capacidad de elaborar estas sustancias en cantidades abundantes obteniendo así un gran interés médico y comercial.

Pero no solo se utilizan bacterias o levaduras como organismos receptores de esas secuencias de ADN modificadas sino que esta tecnología se ha expandido a otros tipos celulares como células eucariotas, tejidos vegetales, embriones animales, virus etc.

Se obtienen así por ejemplo ratones transgénicos, con distintos genes modificados, enfocándose el estudio desde un punto de vista más bien puramente científico. Pero os sorprendería saber cómo estas manipulaciones genéticas no solo están presentes y resultan imprescindibles hoy en día en el ámbito científico, sino que las podemos encontrar en nuestro día a día. Se pueden producir carpas transgénicas que crecen mucho más rápido, debido a la incorporación del gen de la hormona del crecimiento de la trucha, y salmones transgénicos, que resisten mejor las bajas temperaturas. Mediante ingeniería genética también se han conseguido plantas resistentes a enfermedades producidas por virus, bacterias o insectos que acechan las cosechas. También se generan plantas capaces de producir antibióticos, toxinas y otras sustancias que atacan a microorganismos. También se han conseguido otro tipo de mejoras, como la producción de distintas sustancias en los alimentos que aumentan su calidad nutricional, o que ciertas plantas sean más resistentes a determinados factores ambientales, como el frío. Las técnicas de ingeniería genética también permiten el desarrollo de plantas que den frutos de maduración muy lenta. ¿Cómo pensáis que es posible recoger tomates maduros de la tomatera y que lleguen al consumidor conservando intactos su sabor, olor, color y textura después de días de almacenaje? Este es solo un ejemplo de cómo la ingeniería genética se convierte en algo presente y normal pero silente en nuestra vida cotidiana, optimizando la producción no sólo de productos de interés científico y médico sino también de aquellos de carácter alimenticio y comercial llegando a ser infinitas sus aplicaciones.

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